黄青松＆赵晓冲等：设计合成具有3D结构的镍钼硫化物用于高性能HER反应

来源

创新

通过简单处理泡沫镍，引入三维（3D）结构的纳米Ni/Mo阵列催化剂，获得高效稳定的电化学析氢活性复合催化材料。

关键词

MoS2、Ni3S2、异质结构、纳米棒、DFT、电化学析氢

氢气因其高能量密度（1.42×105 kJ kg-1）和无污染产物被认为是可持续发展的理想能源载体。然而氢气的主要来源是天然气重整，重整过程中会产生大量的副产物，因此需要一种高效、经济的技术来满足日益增长的清洁能源需求。析氢反应（HER）是一种环境友好的大规模生产高纯氢气的方法。迄今为止，已有多种方法在高水平期刊上报道，并提出了提高HER反应催化活性的有效方法，如杂原子掺杂、协同催化、表面改性等。在这些方法中，高活性的HER反应一般采用活性最高的贵金属催化剂。然而贵金属催化剂材料成本高，且易中毒失活，因此，近年来，储量丰富、活性高的Ni、Mo、S异相复合催化剂受到越来越多的关注。

近日，四川大学黄青松教授与法国波尔多大学赵小冲教授、中国工程物理研究院材料研究所合作，制备了镍-钼-硫复合高效催化剂并获得了高效的电催化析氢反应性能。研究团队以泡沫镍和四硫代钼酸铵为前驱体，采用一步水热法制备该催化材料，具有工艺简单、易于大规模制备的特点。通过控制四硫代钼酸铵的用量来调节催化材料中Ni、Mo元素的配比。在碱性条件下，电流密度为10 mA/cm2时催化电极的过电位为108 mV，表现出较高的电化学催化活性。此外，实验结果结合密度泛函理论（DFT）计算结果进一步证明，MoS2与Ni3S2之间强的耦合协同作用优化了产物的电子结构，降低了水分子的吸附能，从而显著提升了电化学HER活性。该工作为设计和制造用于各种电化学应用的高效稳定的三维混合电极材料提供了新的灵感。

作者：梁崇、曹伟、周*、潘阳、赵、赵、邱、杨丽君*、黄青松*、*

相关结果发表于（DOI:10.1002/cctc.）

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